drivers/net/macvtap.c

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/if_vlan.h>
   4 #include <linux/interrupt.h>
   5 #include <linux/nsproxy.h>
   6 #include <linux/compat.h>
   7 #include <linux/if_tun.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/skbuff.h>
  10 #include <linux/cache.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/wait.h>
  16 #include <linux/cdev.h>
  17 #include <linux/idr.h>
  18 #include <linux/fs.h>
  19
  20 #include <net/net_namespace.h>
  21 #include <net/rtnetlink.h>
  22 #include <net/sock.h>
  23 #include <linux/virtio_net.h>
  24
  25 /*
  26  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  27  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  28  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  29  * implemented in hardware on the underlying device.
  30  *
  31  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  32  * mechanism.
  33  *
  34  * TODO: multiqueue support is currently not implemented, even though
  35  * macvtap is basically prepared for that. We will need to add this
  36  * here as well as in virtio-net and qemu to get line rate on 10gbit
  37  * adapters from a guest.
  38  */
  39 struct macvtap_queue {
  40         struct sock sk;
  41         struct socket sock;
  42         struct socket_wq wq;
  43         int vnet_hdr_sz;
  44         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  45         struct file *file;
  46         unsigned int flags;
  47 };
  48
  49 static struct proto macvtap_proto = {
  50         .name = "macvtap",
  51         .owner = THIS_MODULE,
  52         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  53 };
  54
  55 /*
  56  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  57  */
  58 static dev_t macvtap_major;
  59 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  60 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  61 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  62
  63 #define GOODCOPY_LEN 128
  64 static struct class *macvtap_class;
  65 static struct cdev macvtap_cdev;
  66
  67 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  68
  69 /*
  70  * RCU usage:
  71  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  72  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  73  * or macvtap_lock is held.
  74  *
  75  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  76  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  77  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  78  * macvtap_get_queue() fails.
  79  *
  80  * There may still be references to the struct sock inside of the
  81  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  82  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  83  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  84  */
  85 static DEFINE_SPINLOCK(macvtap_lock);
  86
  87 /*
  88  * get_slot: return a [unused/occupied] slot in vlan->taps[]:
  89  *      - if 'q' is NULL, return the first empty slot;
  90  *      - otherwise, return the slot this pointer occupies.
  91  */
  92 static int get_slot(struct macvlan_dev *vlan, struct macvtap_queue *q)
  93 {
  94         int i;
  95
  96         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES; i++) {
  97                 if (rcu_dereference(vlan->taps[i]) == q)
  98                         return i;
  99         }
 100
 101         /* Should never happen */
 102         BUG_ON(1);
 103 }
 104
 105 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 106                                 struct macvtap_queue *q)
 107 {
 108         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 109         int index;
 110         int err = -EBUSY;
 111
 112         spin_lock(&macvtap_lock);
 113         if (vlan->numvtaps == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 114                 goto out;
 115
 116         err = 0;
 117         index = get_slot(vlan, NULL);
 118         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 119         rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], q);
 120         sock_hold(&q->sk);
 121
 122         q->file = file;
 123         file->private_data = q;
 124
 125         vlan->numvtaps++;
 126
 127 out:
 128         spin_unlock(&macvtap_lock);
 129         return err;
 130 }
 131
 132 /*
 133  * The file owning the queue got closed, give up both
 134  * the reference that the files holds as well as the
 135  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 136  *
 137  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 138  * to the queue again after destroying it.
 139  */
 140 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 141 {
 142         struct macvlan_dev *vlan;
 143
 144         spin_lock(&macvtap_lock);
 145         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 146                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 147         if (vlan) {
 148                 int index = get_slot(vlan, q);
 149
 150                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[index], NULL);
 151                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 152                 sock_put(&q->sk);
 153                 --vlan->numvtaps;
 154         }
 155
 156         spin_unlock(&macvtap_lock);
 157
 158         synchronize_rcu();
 159         sock_put(&q->sk);
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 164  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 165  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 166  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 167  * of this function.
 168  */
 169 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 170                                                struct sk_buff *skb)
 171 {
 172         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 173         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 174         int numvtaps = vlan->numvtaps;
 175         __u32 rxq;
 176
 177         if (!numvtaps)
 178                 goto out;
 179
 180         /* Check if we can use flow to select a queue */
 181         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 182         if (rxq) {
 183                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 184                 if (tap)
 185                         goto out;
 186         }
 187
 188         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 189                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 190
 191                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 192                         rxq -= numvtaps;
 193
 194                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 195                 if (tap)
 196                         goto out;
 197         }
 198
 199         /* Everything failed - find first available queue */
 200         for (rxq = 0; rxq < MAX_MACVTAP_QUEUES; rxq++) {
 201                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 202                 if (tap)
 203                         break;
 204         }
 205
 206 out:
 207         return tap;
 208 }
 209
 210 /*
 211  * The net_device is going away, give up the reference
 212  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 213  * from the queues to NULL.
 214  */
 215 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 216 {
 217         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 218         struct macvtap_queue *q, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 219         int i, j = 0;
 220
 221         /* macvtap_put_queue can free some slots, so go through all slots */
 222         spin_lock(&macvtap_lock);
 223         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES && vlan->numvtaps; i++) {
 224                 q = rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
 225                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 226                 if (q) {
 227                         qlist[j++] = q;
 228                         RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 229                         RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 230                         vlan->numvtaps--;
 231                 }
 232         }
 233         BUG_ON(vlan->numvtaps != 0);
 234         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 235         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 236         spin_unlock(&macvtap_lock);
 237
 238         synchronize_rcu();
 239
 240         for (--j; j >= 0; j--)
 241                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 246  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 247  * the skb and put it into the receive queue.
 248  */
 249 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 250 {
 251         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 252         if (!q)
 253                 goto drop;
 254
 255         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 256                 goto drop;
 257
 258         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 259         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 260         return NET_RX_SUCCESS;
 261
 262 drop:
 263         kfree_skb(skb);
 264         return NET_RX_DROP;
 265 }
 266
 267 /*
 268  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 269  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 270  * forward, which macvlan cannot.
 271  */
 272 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 273 {
 274         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 275         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 276 }
 277
 278 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 279 {
 280         int retval = -ENOMEM;
 281         int id;
 282
 283         mutex_lock(&minor_lock);
 284         if (idr_pre_get(&minor_idr, GFP_KERNEL) == 0)
 285                 goto exit;
 286
 287         retval = idr_get_new_above(&minor_idr, vlan, 1, &id);
 288         if (retval < 0) {
 289                 if (retval == -EAGAIN)
 290                         retval = -ENOMEM;
 291                 goto exit;
 292         }
 293         if (id < MACVTAP_NUM_DEVS) {
 294                 vlan->minor = id;
 295         } else {
 296                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 297                 retval = -EINVAL;
 298                 idr_remove(&minor_idr, id);
 299         }
 300 exit:
 301         mutex_unlock(&minor_lock);
 302         return retval;
 303 }
 304
 305 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 306 {
 307         mutex_lock(&minor_lock);
 308         if (vlan->minor) {
 309                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 310                 vlan->minor = 0;
 311         }
 312         mutex_unlock(&minor_lock);
 313 }
 314
 315 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 316 {
 317         struct net_device *dev = NULL;
 318         struct macvlan_dev *vlan;
 319
 320         mutex_lock(&minor_lock);
 321         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 322         if (vlan) {
 323                 dev = vlan->dev;
 324                 dev_hold(dev);
 325         }
 326         mutex_unlock(&minor_lock);
 327         return dev;
 328 }
 329
 330 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 331                            struct net_device *dev,
 332                            struct nlattr *tb[],
 333                            struct nlattr *data[])
 334 {
 335         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 336          * because we can't undo what it does.
 337          */
 338         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 339                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 340 }
 341
 342 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 343                             struct list_head *head)
 344 {
 345         macvtap_del_queues(dev);
 346         macvlan_dellink(dev, head);
 347 }
 348
 349 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 350 {
 351         macvlan_common_setup(dev);
 352         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 353 }
 354
 355 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 356         .kind           = "macvtap",
 357         .setup          = macvtap_setup,
 358         .newlink        = macvtap_newlink,
 359         .dellink        = macvtap_dellink,
 360 };
 361
 362
 363 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 364 {
 365         wait_queue_head_t *wqueue;
 366
 367         if (!sock_writeable(sk) ||
 368             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 369                 return;
 370
 371         wqueue = sk_sleep(sk);
 372         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 373                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 374 }
 375
 376 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 377 {
 378         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 379 }
 380
 381 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 382 {
 383         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 384         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 385         struct macvtap_queue *q;
 386         int err;
 387
 388         err = -ENODEV;
 389         if (!dev)
 390                 goto out;
 391
 392         err = -ENOMEM;
 393         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 394                                              &macvtap_proto);
 395         if (!q)
 396                 goto out;
 397
 398         q->sock.wq = &q->wq;
 399         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 400         q->sock.type = SOCK_RAW;
 401         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 402         q->sock.file = file;
 403         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 404         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 405         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 406         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 407         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 408         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 409
 410         /*
 411          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 412          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 413          *
 414          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 415          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 416          */
 417         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 418                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 419
 420         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 421         if (err)
 422                 sock_put(&q->sk);
 423
 424 out:
 425         if (dev)
 426                 dev_put(dev);
 427
 428         return err;
 429 }
 430
 431 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 432 {
 433         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 434         macvtap_put_queue(q);
 435         return 0;
 436 }
 437
 438 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 439 {
 440         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 441         unsigned int mask = POLLERR;
 442
 443         if (!q)
 444                 goto out;
 445
 446         mask = 0;
 447         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 448
 449         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 450                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 451
 452         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 453             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 454              sock_writeable(&q->sk)))
 455                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 456
 457 out:
 458         return mask;
 459 }
 460
 461 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 462                                                 size_t len, size_t linear,
 463                                                 int noblock, int *err)
 464 {
 465         struct sk_buff *skb;
 466
 467         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 468         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 469                 linear = len;
 470
 471         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 472                                    err);
 473         if (!skb)
 474                 return NULL;
 475
 476         skb_reserve(skb, prepad);
 477         skb_put(skb, linear);
 478         skb->data_len = len - linear;
 479         skb->len += len - linear;
 480
 481         return skb;
 482 }
 483
 484 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 485 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 486                                   int offset, size_t count)
 487 {
 488         int len = iov_length(from, count) - offset;
 489         int copy = skb_headlen(skb);
 490         int size, offset1 = 0;
 491         int i = 0;
 492
 493         /* Skip over from offset */
 494         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 495                 offset -= from->iov_len;
 496                 ++from;
 497                 --count;
 498         }
 499
 500         /* copy up to skb headlen */
 501         while (count && (copy > 0)) {
 502                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 503                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 504                                    size))
 505                         return -EFAULT;
 506                 if (copy > size) {
 507                         ++from;
 508                         --count;
 509                         offset = 0;
 510                 } else
 511                         offset += size;
 512                 copy -= size;
 513                 offset1 += size;
 514         }
 515
 516         if (len == offset1)
 517                 return 0;
 518
 519         while (count--) {
 520                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 521                 int num_pages;
 522                 unsigned long base;
 523                 unsigned long truesize;
 524
 525                 len = from->iov_len - offset;
 526                 if (!len) {
 527                         offset = 0;
 528                         ++from;
 529                         continue;
 530                 }
 531                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
 532                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 533                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
 534                         return -EMSGSIZE;
 535                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 536                 if (num_pages != size) {
 537                         for (i = 0; i < num_pages; i++)
 538                                 put_page(page[i]);
 539                         return -EFAULT;
 540                 }
 541                 truesize = size * PAGE_SIZE;
 542                 skb->data_len += len;
 543                 skb->len += len;
 544                 skb->truesize += truesize;
 545                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 546                 while (len) {
 547                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 548                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 549                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 550                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 551                         /* increase sk_wmem_alloc */
 552                         base += size;
 553                         len -= size;
 554                         i++;
 555                 }
 556                 offset = 0;
 557                 ++from;
 558         }
 559         return 0;
 560 }
 561
 562 /*
 563  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 564  * be shared with the tun/tap driver.
 565  */
 566 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 567                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 568 {
 569         unsigned short gso_type = 0;
 570         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 571                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 572                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 573                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 574                         break;
 575                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 576                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 577                         break;
 578                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 579                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 580                         break;
 581                 default:
 582                         return -EINVAL;
 583                 }
 584
 585                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 586                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 587
 588                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 589                         return -EINVAL;
 590         }
 591
 592         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 593                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 594                                           vnet_hdr->csum_offset))
 595                         return -EINVAL;
 596         }
 597
 598         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 599                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 600                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 601
 602                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 603                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 604                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 605         }
 606         return 0;
 607 }
 608
 609 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 610                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 611 {
 612         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 613
 614         if (skb_is_gso(skb)) {
 615                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 616
 617                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 618                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 619                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 620                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 621                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 622                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 623                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 624                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 625                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 626                 else
 627                         BUG();
 628                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 629                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 630         } else
 631                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 632
 633         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 634                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 635                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 636                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 637         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 638                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 639         } /* else everything is zero */
 640
 641         return 0;
 642 }
 643
 644
 645 /* Get packet from user space buffer */
 646 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 647                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 648                                 size_t count, int noblock)
 649 {
 650         struct sk_buff *skb;
 651         struct macvlan_dev *vlan;
 652         unsigned long len = total_len;
 653         int err;
 654         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 655         int vnet_hdr_len = 0;
 656         int copylen = 0;
 657         bool zerocopy = false;
 658
 659         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 660                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 661
 662                 err = -EINVAL;
 663                 if (len < vnet_hdr_len)
 664                         goto err;
 665                 len -= vnet_hdr_len;
 666
 667                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 668                                            sizeof(vnet_hdr));
 669                 if (err < 0)
 670                         goto err;
 671                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 672                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 673                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 674                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 675                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 676                 err = -EINVAL;
 677                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 678                         goto err;
 679         }
 680
 681         err = -EINVAL;
 682         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 683                 goto err;
 684
 685         err = -EMSGSIZE;
 686         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 687                 goto err;
 688
 689         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 690                 zerocopy = true;
 691
 692         if (zerocopy) {
 693                 /* Userspace may produce vectors with count greater than
 694                  * MAX_SKB_FRAGS, so we need to linearize parts of the skb
 695                  * to let the rest of data to be fit in the frags.
 696                  */
 697                 if (count > MAX_SKB_FRAGS) {
 698                         copylen = iov_length(iv, count - MAX_SKB_FRAGS);
 699                         if (copylen < vnet_hdr_len)
 700                                 copylen = 0;
 701                         else
 702                                 copylen -= vnet_hdr_len;
 703                 }
 704                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 705                  * room for skb expand head in case it is used.
 706                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 707                  */
 708                 if (copylen < vnet_hdr.hdr_len)
 709                         copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 710                 if (!copylen)
 711                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 712         } else
 713                 copylen = len;
 714
 715         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 716                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 717         if (!skb)
 718                 goto err;
 719
 720         if (zerocopy)
 721                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 722         else
 723                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 724                                                    len);
 725         if (err)
 726                 goto err_kfree;
 727
 728         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 729         skb_reset_mac_header(skb);
 730         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 731
 732         if (vnet_hdr_len) {
 733                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 734                 if (err)
 735                         goto err_kfree;
 736         }
 737
 738         rcu_read_lock_bh();
 739         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 740         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 741         if (zerocopy) {
 742                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 743                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 744         }
 745         if (vlan)
 746                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 747         else
 748                 kfree_skb(skb);
 749         rcu_read_unlock_bh();
 750
 751         return total_len;
 752
 753 err_kfree:
 754         kfree_skb(skb);
 755
 756 err:
 757         rcu_read_lock_bh();
 758         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 759         if (vlan)
 760                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 761         rcu_read_unlock_bh();
 762
 763         return err;
 764 }
 765
 766 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 767                                  unsigned long count, loff_t pos)
 768 {
 769         struct file *file = iocb->ki_filp;
 770         ssize_t result = -ENOLINK;
 771         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 772
 773         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 774                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 775         return result;
 776 }
 777
 778 /* Put packet to the user space buffer */
 779 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 780                                 const struct sk_buff *skb,
 781                                 const struct iovec *iv, int len)
 782 {
 783         struct macvlan_dev *vlan;
 784         int ret;
 785         int vnet_hdr_len = 0;
 786         int vlan_offset = 0;
 787         int copied;
 788
 789         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 790                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 791                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 792                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 793                         return -EINVAL;
 794
 795                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 796                 if (ret)
 797                         return ret;
 798
 799                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 800                         return -EFAULT;
 801         }
 802         copied = vnet_hdr_len;
 803
 804         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 805                 len = min_t(int, skb->len, len);
 806         else {
 807                 int copy;
 808                 struct {
 809                         __be16 h_vlan_proto;
 810                         __be16 h_vlan_TCI;
 811                 } veth;
 812                 veth.h_vlan_proto = htons(ETH_P_8021Q);
 813                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 814
 815                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 816                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 817
 818                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 819                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 820                 len -= copy;
 821                 copied += copy;
 822                 if (ret || !len)
 823                         goto done;
 824
 825                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 826                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 827                 len -= copy;
 828                 copied += copy;
 829                 if (ret || !len)
 830                         goto done;
 831         }
 832
 833         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 834         copied += len;
 835
 836 done:
 837         rcu_read_lock_bh();
 838         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 839         if (vlan)
 840                 macvlan_count_rx(vlan, copied - vnet_hdr_len, ret == 0, 0);
 841         rcu_read_unlock_bh();
 842
 843         return ret ? ret : copied;
 844 }
 845
 846 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 847                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 848                                int noblock)
 849 {
 850         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 851         struct sk_buff *skb;
 852         ssize_t ret = 0;
 853
 854         add_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 855         while (len) {
 856                 current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
 857
 858                 /* Read frames from the queue */
 859                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 860                 if (!skb) {
 861                         if (noblock) {
 862                                 ret = -EAGAIN;
 863                                 break;
 864                         }
 865                         if (signal_pending(current)) {
 866                                 ret = -ERESTARTSYS;
 867                                 break;
 868                         }
 869                         /* Nothing to read, let's sleep */
 870                         schedule();
 871                         continue;
 872                 }
 873                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 874                 kfree_skb(skb);
 875                 break;
 876         }
 877
 878         current->state = TASK_RUNNING;
 879         remove_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 880         return ret;
 881 }
 882
 883 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 884                                 unsigned long count, loff_t pos)
 885 {
 886         struct file *file = iocb->ki_filp;
 887         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 888         ssize_t len, ret = 0;
 889
 890         len = iov_length(iv, count);
 891         if (len < 0) {
 892                 ret = -EINVAL;
 893                 goto out;
 894         }
 895
 896         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 897         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 898 out:
 899         return ret;
 900 }
 901
 902 /*
 903  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 904  */
 905 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 906                           unsigned long arg)
 907 {
 908         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 909         struct macvlan_dev *vlan;
 910         void __user *argp = (void __user *)arg;
 911         struct ifreq __user *ifr = argp;
 912         unsigned int __user *up = argp;
 913         unsigned int u;
 914         int __user *sp = argp;
 915         int s;
 916         int ret;
 917
 918         switch (cmd) {
 919         case TUNSETIFF:
 920                 /* ignore the name, just look at flags */
 921                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 922                         return -EFAULT;
 923
 924                 ret = 0;
 925                 if ((u & ~IFF_VNET_HDR) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 926                         ret = -EINVAL;
 927                 else
 928                         q->flags = u;
 929
 930                 return ret;
 931
 932         case TUNGETIFF:
 933                 rcu_read_lock_bh();
 934                 vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 935                 if (vlan)
 936                         dev_hold(vlan->dev);
 937                 rcu_read_unlock_bh();
 938
 939                 if (!vlan)
 940                         return -ENOLINK;
 941
 942                 ret = 0;
 943                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
 944                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
 945                         ret = -EFAULT;
 946                 dev_put(vlan->dev);
 947                 return ret;
 948
 949         case TUNGETFEATURES:
 950                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR, up))
 951                         return -EFAULT;
 952                 return 0;
 953
 954         case TUNSETSNDBUF:
 955                 if (get_user(u, up))
 956                         return -EFAULT;
 957
 958                 q->sk.sk_sndbuf = u;
 959                 return 0;
 960
 961         case TUNGETVNETHDRSZ:
 962                 s = q->vnet_hdr_sz;
 963                 if (put_user(s, sp))
 964                         return -EFAULT;
 965                 return 0;
 966
 967         case TUNSETVNETHDRSZ:
 968                 if (get_user(s, sp))
 969                         return -EFAULT;
 970                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
 971                         return -EINVAL;
 972
 973                 q->vnet_hdr_sz = s;
 974                 return 0;
 975
 976         case TUNSETOFFLOAD:
 977                 /* let the user check for future flags */
 978                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
 979                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
 980                         return -EINVAL;
 981
 982                 /* TODO: only accept frames with the features that
 983                          got enabled for forwarded frames */
 984                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
 985                         return  -EINVAL;
 986                 return 0;
 987
 988         default:
 989                 return -EINVAL;
 990         }
 991 }
 992
 993 #ifdef CONFIG_COMPAT
 994 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 995                                  unsigned long arg)
 996 {
 997         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
 998 }
 999 #endif
1000
1001 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1002         .owner          = THIS_MODULE,
1003         .open           = macvtap_open,
1004         .release        = macvtap_release,
1005         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1006         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1007         .poll           = macvtap_poll,
1008         .llseek         = no_llseek,
1009         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1010 #ifdef CONFIG_COMPAT
1011         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1012 #endif
1013 };
1014
1015 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1016                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1017 {
1018         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1019         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1020                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1021 }
1022
1023 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1024                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1025                            int flags)
1026 {
1027         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1028         int ret;
1029         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1030                 return -EINVAL;
1031         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1032                           flags & MSG_DONTWAIT);
1033         if (ret > total_len) {
1034                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1035                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1036         }
1037         return ret;
1038 }
1039
1040 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1041 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1042         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1043         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1044 };
1045
1046 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1047  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1048  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1049  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1050 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1051 {
1052         struct macvtap_queue *q;
1053         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1054                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1055         q = file->private_data;
1056         if (!q)
1057                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1058         return &q->sock;
1059 }
1060 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1061
1062 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1063                                 unsigned long event, void *ptr)
1064 {
1065         struct net_device *dev = ptr;
1066         struct macvlan_dev *vlan;
1067         struct device *classdev;
1068         dev_t devt;
1069         int err;
1070
1071         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1072                 return NOTIFY_DONE;
1073
1074         vlan = netdev_priv(dev);
1075
1076         switch (event) {
1077         case NETDEV_REGISTER:
1078                 /* Create the device node here after the network device has
1079                  * been registered but before register_netdevice has
1080                  * finished running.
1081                  */
1082                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1083                 if (err)
1084                         return notifier_from_errno(err);
1085
1086                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1087                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1088                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1089                 if (IS_ERR(classdev)) {
1090                         macvtap_free_minor(vlan);
1091                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1092                 }
1093                 break;
1094         case NETDEV_UNREGISTER:
1095                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1096                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1097                 macvtap_free_minor(vlan);
1098                 break;
1099         }
1100
1101         return NOTIFY_DONE;
1102 }
1103
1104 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1105         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1106 };
1107
1108 static int macvtap_init(void)
1109 {
1110         int err;
1111
1112         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1113                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1114         if (err)
1115                 goto out1;
1116
1117         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1118         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1119         if (err)
1120                 goto out2;
1121
1122         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1123         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1124                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1125                 goto out3;
1126         }
1127
1128         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1129         if (err)
1130                 goto out4;
1131
1132         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1133         if (err)
1134                 goto out5;
1135
1136         return 0;
1137
1138 out5:
1139         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1140 out4:
1141         class_unregister(macvtap_class);
1142 out3:
1143         cdev_del(&macvtap_cdev);
1144 out2:
1145         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1146 out1:
1147         return err;
1148 }
1149 module_init(macvtap_init);
1150
1151 static void macvtap_exit(void)
1152 {
1153         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1154         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1155         class_unregister(macvtap_class);
1156         cdev_del(&macvtap_cdev);
1157         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1158 }
1159 module_exit(macvtap_exit);
1160
1161 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1162 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1163 MODULE_LICENSE("GPL");